CN101871130A - 一种新型一字架静电纺丝喷头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型一字架静电纺丝喷头，属于静电纺丝领域，它包括连接件、引流芯和一字架，连接件与引流芯通过螺纹连接，引流芯与一字架通过螺钉连接，引流芯上设置有供物料流动的引流槽和用于物料再次分配的环形平衡槽，一字架上有用于物料流动的一字架凹槽面，一字架设有单独的温控装置进行加热，当一字架上均匀分布有熔液或熔体时，加上静电场后，在一字架的尖端上就会形成多股的喷射流，本发明极大地提高了熔体静电纺丝的效率，优化了纺丝纤维的排列结构形式。

Description

一种新型一字架静电纺丝喷头
技术领域
本发明涉及一种静电纺丝装置，属于静电纺丝领域。
背景技术
随着纳米技术的升温，静电纺丝方法由于其可以制备出纳米级的纤维而成为当今的研究热点之一。静电纺丝方法已被公认为是制备纳米纤维最简单最有效的方法，目前已有三十多种聚合物通过此方法成功制得超细纤维，最小的直径达到几十纳米。关于静电纺丝的研究结果，这几年来相关文献都呈指数增加。静电纺丝从其出现至今将近有100年的历史，然而这一技术到现在还没有实现工业化。
静电纺丝的原理，就是通过在喷头与接收装置间施加高的电压，使两者间形成电场，被极化的熔体或溶液在电场力作用下，喷射到接收板上，形成超细的纤维。但是目前已有的静电纺丝装置，大多采用的都是毛细管单根出丝，纺丝效率低。高效纺丝喷头的出现，使纺丝效率得到很大的提高，但是还是不能满足工业化的需求，并且，其纺出的多跟纤维呈圆形分布，不利于纺丝纤维的收取与进一步的加工制造，此外，很多高粘度的熔体在到达喷头以后，迅速冷却，使纺丝难以进行。
发明内容
本发明提出的一种一字型喷头，通过此喷头不仅可以形成多股的喷射流，而且纺丝纤维呈两排长的一字型，大大提高了静电纺丝的效率，优化了纺丝纤维的排列结构形式，更加便于纤维的接收。
本发明提供了一种新型一字架静电纺丝喷头，它包括连接件、引流芯和一字架三个部分，其中，连接件与引流芯通过螺纹连接，引流芯与一字架通过螺钉连接，两一字架间的角度可调，加热棒与一字架采用配合连接。引流芯上设置有用于引导熔体流动的引流槽和用于物料再次分配的环形平衡槽，一字架上设有引导熔体流动的一字架凹槽面，安装有控制熔体温度的加热棒和温度传感器，并且，在一字架下侧设置有用于熔体分流的凸起和形成纺丝的尖端。纺丝溶液或熔体通过连接件与引流芯间的两条引流槽分别流向一字架，物料在流经引流芯上的环形平衡槽时会进行再次分配，然后再流出连接件，顺着一字架上的凹槽缓慢流动，当一字架上均匀分布有溶液或熔体时，加上静电场后，在一字架两侧棱上就会形成多股的喷射流。
本发明提出的一种新型一字架静电纺丝喷头，纺丝溶液或熔体是从连接件与引流芯间的引流槽中流出，连接件与引流芯间的配合间隙不能太大，否则纺丝溶液或熔体会流得太快不能形成喷射流，合适的间隙应该是使纺丝溶液或熔体刚好停留在一字架凸起上，而且没有往下滴，参考引流槽半径可选1～2mm。
本发明提出的一种新型一字架静电纺丝喷头，其两个一字架间的角度是可调的，参考角度为140～170°，其具体的角度与引流槽的直径大小和物料的粘度有关，一字架的个数为对称的两个或周向均匀分布的多个，以进一步提高纺丝效率。
在引流芯上设置有用于保证两侧一字架流量的环形平衡槽，可以再次分配两侧一字架的物料保证两侧物料流量相当，环形平衡槽设置于引流芯三分之一高度处，为半圆结构，环形平衡槽半径为1～2mm。
引流槽的截面可以为圆弧也可为方形，一字架的侧边可为光滑曲面或带有均布引流槽的结构形式，引流芯为实心体。
在一字架上设置有带有尖端的凸起，用于纺丝熔体或溶液的分流，使纺丝纤维的根数确定，尖端的设计有利于电荷的聚集，便于纺丝的形成。
本发明由于改变了传统的静电纺丝毛细管的结构，将静电纺丝由单根的出丝方式，变为多根并且呈两列平行的长条一字型形式，大大提高了静电纺丝的效率，同时，改善了纺丝的结构形式，为静电纺丝的工业化奠定了一定的基础。
附图说明
图1是本发明一种新型一字架静电纺丝喷头的组装示意图。
图2是本发明一种新型一字架静电纺丝喷头的组装局部放大视图。
图3是本发明一种新型一字架静电纺丝喷头的一字架横向断面图。
图中：1-连接件；2-引流芯；3-一字架；4-喷射流；5-温度传感器；
6-加热棒；7-环形平衡槽；8-引流槽；9-一字架凹槽面；10-凸起；11-尖端。
具体实施方式
本发明，一种新型一字架静电纺丝喷头，采取如图1所示的装置示意图，它主要包括连接件1，用于引导物料的引流芯2，连接件1与引流芯2通过螺纹连接，引流芯2上设置有供物料流动的引流槽8和用于物料再次分配的环形平衡槽7，与引流芯2通过螺钉直接连接的一字架3，一字架3上用于物料流动的一字架凹槽面9，用于给一字架3加热的加热棒6和测定喷头上物料温度的温度传感器5，用于熔体或溶液分流的凸起10，以及用于形成喷丝的尖端11。
纺丝溶液或熔体从引流槽8流向一字架3，当凸起10上均匀分布有溶液或熔体时，加上静电场后，在尖端11上就会形成多股的喷射流4。
图1和图2中，引流槽8半径为1.5mm，环形平衡槽7半径也为1.5mm，一字架凹槽面9半径为2.5mm，两一字架3间的夹角为160°，喷头通过连接件1安装在熔体静电纺丝装置上，纺丝原料为PP颗粒。熔体静电纺丝装置与喷头温度均升至280℃，一字架3上均匀分布有PP熔体，加上静电场，多股的喷射流4沿着尖端11均匀喷出，纺丝效率18g/h，纺丝纤维喷射流呈两排直线型，便于收取。

Claims (4)

1.一种新型一字架静电纺丝喷头，其特征在于，包括连接件、引流芯和一字架，连接件与引流芯通过螺纹连接，引流芯与一字架通过螺钉连接，引流芯上设置有引流槽和环形平衡槽，一字架上设置有一字架凹槽面，一字架内装配有加热棒，一字架下侧有凸起和尖端。
2.根据权利要求1所述的一种新型一字架静电纺丝喷头，其特征在于，引流芯为实心体。
3.根据权利要求1所述的一种新型一字架静电纺丝喷头，其特征在于，引流槽的截面形状为圆形或方形。
4.根据权利要求1所述的一种新型一字架静电纺丝喷头，其特征在于，一字架的个数为对称的两个或周向均匀分布的多个。
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